二维码发明者原昌宏鲜为人知的故事
午休时的围棋催生了一项发明
1994 年,当时在电装(现在的电装 Wave)任工程师的原昌宏,正在为提高汽车零部件工厂的库存管理效率而开发一种新的码。此前的条形码只能在横向承载信息,能装的数据量存在硬上限。面对「能不能做出在纵横两个方向都带数据的码」这道题,原昌宏的灵感来自午休时和同事下的围棋。
看着棋盘上黑白棋子规整地排开,他想到「或许可以用黑白的格子图案来表示数据」——这段经过是原昌宏本人在采访中讲述的。围棋的盘面是 19×19 的格子,在 361 个交叉点上放黑子或白子。这种结构与二维码的模块排列在本质上是一回事。一种日本传统棋类成了改变世界的技术的灵感来源,这个事实恰好说明创新往往就长在日常里。
对「脏了也能读出来」的执着
原昌宏在开发时最看重的一点,是「在工厂的恶劣环境里也要能稳稳读出来」。汽车零部件工厂里,油污、金属粉尘、高温和振动都是日常。条形码怕脏,标签只要有一小块被污染,读取失败就频繁发生。
为了解决这个问题,他引入了基于里德-所罗门码的纠错功能。在 H 等级下,即使码字最多缺损约 30%,也能把原始数据复原,这项能力成了二维码最大的技术特色。纠错的等级被设计成 L、M、Q、H 四档可选:现场容易变脏时就把等级调高,让用于复原的冗余数据更厚;想省印刷面积时则选低一些的等级。冗余越多,同样的信息量对应的码面就越大,而这个取舍能由使用方自己来定,这正是二维码适应恶劣环境的关键。实际部署时,多数场景会在两端之间取一个折中:既保住脏污状态下的读取率,也不让码面过度膨胀。
另一份执着是「读得快」。生产线上的零件高速流过,扫描设备必须瞬间认出码来。二维码三个角上的定位图案(位置检测图案),就是为了从任何角度都能立刻确定码的位置和朝向而设计的。这个图形黑白宽度的比例是 1:1:3:1:1,按开发方的说明,这是把印刷品拆成黑与白后逐一比对、挑出纸面上最不容易出现的比例定下来的。扫描线不论从哪个方向进来,只要找这个比例就能定位到码,所以标签歪着贴也能一次把位置和朝向都定下来。开发方表示,靠这套机制,二维码的读取速度可达其他码的 10 倍以上。
不行使专利权的战略决断
二维码历史上最重要的判断,是开发它的电装(现电装 Wave)在公开规格的同时,表明对符合规格的二维码保留专利权但不行使。这不是放弃权利,而是权利照旧持有、使用则向所有人开放。规格公开意味着任何人都能照同一份文件去实现,而不行使的表明则去掉了日后被追索授权费的顾虑。如果没有这个表明,二维码不可能像今天这样在全世界通用。
1999 年,它被日本工业规格采纳为二维码标准;2000 年又成为 ISO 的国际标准。规格本身公开,权利也明确不会行使,因此只要遵循 JIS 或 ISO 的规格,谁都不需要申请、也不需要签授权合同就能使用,采用的门槛因此断崖式下降。无论是印在包装上的厂商,还是自己写生成程序的开发者,都不必再去谈授权、算费用。
就短期而言,这个方针等于放弃了收授权费的可能;但从长期看,它把二维码推上了世界标准的位置,也扩大了电装 Wave 的品牌价值以及二维码相关产品(读取设备、生成软件)的市场。「不把技术圈起来,而是通过开放把整个市场做大」,这种思路与后来开源软件的理念相通。
在欧美的「再发现」与 COVID-19
二维码在日本从 2000 年代起就已经广泛使用,在欧美的普及却晚了很多。2010 年代前半,欧美营销行业给二维码的评价是「难用」「土气」,一度甚至有人说「二维码已经死了」。
带来转机的是 2017 年苹果在 iOS 11 的相机应用里标准内置了二维码读取功能。在那之前必须专门装一个应用,还要先在应用商店里挑一个来用,对普通消费者来说门槛不低;从此只要把相机对过去就能扫,使用的阻力一下子消失了。
接着在 2020 年,COVID-19 大流行让二维码在欧美的普及成为定局。无接触地翻看菜单、出示疫苗接种证明、进店时做健康检查,二维码在这些用途上爆发式铺开,「二维码已经死了」的判断被彻底推翻。一场谁都没预料到的大流行,把一项诞生于日本的技术推成了世界标准。
发明者谈「二维码的未来」
2014 年,在欧洲专利局的欧洲发明家奖(European Inventor Award)上,包括原昌宏在内的二维码开发团队获得了「大众奖(Popular Prize)」。这个奖项由公众从候选中投票选出,它意味着二维码在社会层面的普及得到了国际承认。
在开发方公开的采访里,原昌宏回顾说,这本来只是为了让汽车零部件的生产管理更有效率而做出来的一种码。当年为工厂库存管理造出来的东西,如今用在支付、医疗、教育、娱乐乃至航天开发上,这样的铺开远远超出了开发当时的设想。
技术会越过制造它的人的意图继续铺开,二维码三十年的历史正说明了这一点。1994 年在爱知县一间工厂里诞生的一小块黑白图案,到 2020 年代已经成了世界各地人们日常生活中不可缺少的基础设施。这个故事告诉我们,一名工程师的执着,加上一个把技术开放出去的勇敢决断,是可以改变世界的。